книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Элементы дискретных систем связи

По мере совершенствования и улучшения качества телеграф­ ных линий и каналов, и в первую очередь аппаратуры тонального телеграфирования, стартсгопные аппараты начали занимать проч­ ное место как аппаратура магистральной связи, вытесняя постепен­ но неудобные в эксплуатации синхронные аппараты Бодо.

Казалось, это должно было привести к полной замене синхрон­ ных аппаратов стартстопными.

Однако синхронные системы остались основным видом аппара­ туры документальной связи при передаче дискретных сообщений на большие расстояния с нормальной и повышенной скоростями. Причиной тому явилась более высокая помехоустойчивость син­ хронных систем по сравнению со стартстопными.

Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Из анализа устойчивости стартстопных и синхронных систем (гл. 9) следует, что численно номинальная исправляющая способ­ ность синхронных систем выше, чем стартстопных. Это объясняется тем, что время регистрации 2 и погрешность синфазности 8„ син­ хронных систем значительно меньше, чем стартстопных. Так, со­ гласно приведенному в § 38 для электромеханических аппаратов

Р н с и н х р 3 4 ® / д , р н с т с т 3 0 % .

Кроме того, устойчивость работы стартстопных систем снижает зависимость их исправляющей способности от искажения начала пускового импульса. Как было показано выше (§ 40), устойчивая работа стартстопного аппарата не нарушается, если наибольшая суммарная (относительная) величина искажений пускового и ко­ дового импульсов (остет) меньше номинальной исправляющей спо­ собности

Рабочая исправляющая способность синхронных систем благо­ даря применению синхронного способа корректирования (§ 32) в значительно меньшей степени зависит от искажений коррекцион­ ных импульсов. Так, с достаточной для практики точностью можно считать, что рабочая исправляющая способность современных син­ хронных систем меньше номинальной всего на удвоенный угол коррекции, что составляет примерно 3% от t0.

Исследования показали, что устойчивая работа синхронных си­

Так как левые части неравенств (10.1) и (10.2) численно при­ мерно равны, то заключение об относительной устойчивости старт­

200

стопных и синхронных систем можно сделать, если известно соот­ ношение между 8СТСТ и —Iй- , измеренными в одном и том же ка­

нале.

К сожалению, многократные измерения искажений одного и того же канала передачи еще не позволили установить зависимости между величинами общих и стартстопных искажений. Однако по предварительным данным можно полагать, что

8стст^0,758о6щ. (10.3)

Поэтому в реальных условиях эксплуатации синхронные системы обладают как бы в полтора раза большей исправляющей способ­ ностью, чем стартстопные.

Все изложенное выше справедливо для случая автоматической работы передатчика стартстопного аппарата, т. е. когда время стопирования приемного распределителя не превышает длительности стопового импульса. Если же работа на стартстопном аппарате ведется вручную, то бывает так, что приемный аппарат сравни­ тельно долго стоит на стопе в ожидании очередного пускового импульса. В эти периоды .времени любая импульсная помеха, пре­ восходящая рабочий сигнал, может сорвать приемный аппарат со стопа, что в свою очередь может вызвать неправильное отпечатывание серии знаков, если воздействие помехи предшествовало на­ чалу автоматической передачи информации.

Указанная особенность присуща только стартстопным си­ стемам.

Опыт эксплуатации стартстопных аппаратов по радиоканалам, в которых имеют место импульсные помехи, подтверждает зависи­ мость числа искаженных знаков от скорости работы оператора.

В ряде случаев переход от ручной работы к автоматической при­ водил к уменьшению вдвое числа искаженных знаков.

Таким образом, при ручной передаче устойчивость стартстопных аппаратов будет еще более низкой.

Кроме более высокой помехоустойчивости, синхронные системы обладают еще одним преимуществом, которое обусловливает их применение при передаче дискретной информации с высокой ско­ ростью и большой достоверностью.

Наличие постоянного и неизменного соотношения фаз между приемным и передающим распределителями синхронной системы позволяет сравнительно просто применять различные корректирую­ щие коды и способы преобразования, что необходимо для повыше­ ния достоверности связи.

Таким образом, каждый из рассмотренных видов оконечной аппаратуры дискретной связи имеет свои преимущества перед другими.

Стартстопные аппараты более удобны в эксплуатации (малые габариты, вес, простота обслуживания), но менее помехоустойчивы, чем синхронные.

201

Синхронные системы неудобны в эксплуатации (сложны, гро­ моздки), зато обладают высокой помехоустойчивостью.

Невольно возникает вопрос, нельзя ли при построении современ­ ных дискретных систем связи объединить преимущества каждой из рассмотренных систем, исключив их недостатки.

Очевидно, что такое объединение целесообразно, только если в ка­ честве оконечных (абонентских, узловых) аппаратов использовать стартстопные аппараты, а в канале связи иметь синхронную работу.

Такие системы получили название стартстопно-синхронных

(СТС).

Ниже -будут рассмотрены общие вопросы их построения.

§ 43. П Р И Н Ц И П П О С Т Р О Е Н И Я И К Л А С С И Ф И К А Ц И Я

С Т А Р Т С Т О П Н О - С И Н Х Р О Н Н Ы Х С И С Т Е М

Основной задачей, решаемой при построении СТС, является со­ гласование аритмичной работы оконечного стартстопного аппарата со строго фиксированными моментами начала и конца циклов син­

Рис. 156. Согласование стартстопной и синхронной работы

При ручной работе время, прошедшее между концом предыду­ щего цикла и началом последующего, может изменяться в широких пределах.

Из рис. 156 следует, что передача знака, принятого от старт­ стопного аппарата, в синхронный канал может начаться только в момент i2 с запаздыванием на tx\. Очевидно, что вследствие арит­ мичной работы оконечного стартстопного аппарата время задержки передачи информации в синхронный канал tx может принимать лю­ бые значения от 0 до Тс, где Тс — продолжительность синхронного цикла. Поэтому передающая часть любой СТС должна содержать накопительное устройство, принимающее кодовые комбинации зна­ ков от оконечного аппарата и подающее их спустя определенное время (tx) на синхронный распределитель для передачи в канал. Назовем это устройство преобразователем передачи (рис. 157).

202

Очевидно, что приемная часть СТС должна содержать анало­ гичное устройство, принимающее кодовые комбинации, поступаю­ щие из синхронного канала и передающие их в сторону оконечного приемного стартстопного аппарата (СТА).

Следует заметить, что на приемной стороне связи согласование синхронного и стартстопного циклов осуществляется значительно проще.

Одним из путей построения СТС является применение в каче­ стве преобразователей передачи и приема приборов автоматики.

J

Рис. 137. Блок-схема стартстопно-синхроиной системы

Для этого на передаче необходимо установить стартстопный репер­ форатор (РПФ) и синхронный трансмиттер (ТРМ), а на приеме, наоборот, синхронный реперфоратор и стартстопный трансмиттер

(рис. 158).

При таком построении СТС согласование стартстопного и син­ хронного циклов, а также развязка по времени достигаются при-

Рис. 158. Преобразование стартстопной работы в синхронную посредством приборов автоматики

менением в качестве накопителя перфорированной ленты, на кото­ рой можно хранить практически неограниченный объем инфор­ мации.

К положительным сторонам СТС, построенным при помощи при­ боров автоматики, следует отнести простоту их инженерной реали­ зации. Однако применение контактных приборов автоматики делает систему весьма громоздкой и ненадежной в работе. Кроме того, наличие приборов автоматики затрудняет ведение телеграфных пе­ реговоров, так как из-за петли ленты, которая всегда имеется ме­ жду рёперфоратором и трансмиттером, передача информации зна­ чительно замедляется, а в ряде случаев по прекращении работы оконечного аппарата информация может оказаться непереданной.

203

Устранение отмеченных недостатков достигается построением специальных преобразователей, осуществляющих автоматическое сопряжение стартстопного и синхронного циклов с максимальной задержкой передаваемой информации на 2ТС.

В общем виде преобразователь передачи должен состоять из следующих узлов (рис. 159, а):

—стартстопного приемника, посредством которого принимается

ирегистрируется информация, поступающая от оконечного старт­ стопного аппарата;

— накопителя, предназначенного для запоминания и хранения в течение определенного времени принимаемой информации;

а

Рис. 159. Блок-схема преобразователей стартстопной работы в синхронную:

а — преобразователь передачи; 6 — преобразователь приема

—управляющего устройства, которое регулирует съем инфор­ мации со стартстопного приемника на накопитель и с накопителя на синхронный распределитель.

Для обратного преобразования необходимо иметь устройство,у состоящее из следующих основных узлов (рис. 159,6):

—накопителя, предназначенного для регистрации кодовых ком­ бинаций импульсов, принимаемых из синхронного канала;

—стартстопного передатчика, посредством которого набранная комбинация импульсов передается на приемный стартстопный ап­ парат;

—управляющего устройства, которое запускает передающий стартстопный распределитель при приеме из синхронного канала комбинации любого знака.

Ниже будет показано, что в ряде случаев преобразователь приема как самостоятельное устройство может вообще отсутство­ вать.

204

Остановимся кратко на рассмотрении тех общих требований, без удовлетворения которых невозможно построение стартстопносинхронных систем.

Очевидно, что основным условием работоспособности СТС с ко­

вСинхронный ц икл передачи

| Стартстопный канал

•СП/.уЛР ------

е'Стартстопный цикл приема

Рис. 160. Соотношение между продолжительностью синхрон­ ного и стартстопного циклов при передающем стартстопном аппарате с равномерным контактным делением

При несоблюдении этого неравенства и при автоматической ра­ боте оконечного аппарата может произойти перенакопление инфор­ мации, т. е. пропадание части знаков за счет того, что синхронный распределитель не успеет передать в канал всю поступающую ин­ формацию.

Поэтому неравенство (10 4) должно обеспечиваться в течение всего времени работы СТС с учетом возможных отклонений скоро­ сти оконечных аппаратов.

Определим основные временные зависимости СТС для случаев использования оконечных стартстопных аппаратов с равномерным контактным делением и с удлиненным стопом.

Пусть СТС рассчитана на работу с оконечными стартстопными аппаратами, имеющими равномерное семиконтактное деление. Тогда, с учетом возможных отклонений скорости привода продол­ жительность стартстопного цикла передачи может принимать зна­

чения от Гст — АТ до Т’ст+ ДТ', где АТ — величина изменения про­ должительности цикла передачи за счет отклонения скорости при­ вода от номинальной (рис. 160,а).

Продолжительность цикла стартстопного приемника преобразо­ вателя устанавливается, как и в обычных стартстопных приемни­ ках, равной 6,5 to (рис. 160,6).

Исходя из неравенства (10.4), для полной развязки циклов про­ должительность синхронного цикла передачи принимают не больше Тex■—ДТ (рис. 160, в). Такой же величины, очевидно, должен быть и синхронный цикл приема (рис. 160,г).

Стартстопный цикл передачи в сторону приемного аппарата, если он формируется синхронным распределителем, будет равен синхронному циклу приема Тст— АТ (рис. 160,6). И, наконец, стартстопный цикл приемного аппарата при номинальной скоро­ сти привода будет равен 6,5 to (рис. 160, е).

Для упрощения на рис. 160,6 и 160, е не показаны возможные изменения стартстопных циклов приема, обусловленные нестабиль­ ностью приводов. Однако их изменение приводит только к умень­ шению устойчивости работы стартстопных приемников и не влияет на согласование стартстопных и синхронных циклов.

Таким образом, СТС, рассчитанные на работу со стартстопными аппаратами, имеющими равномерное контактное деление, должны иметь укороченный синхронный цикл, т. е. работать с заведомо большей скоростью. Это приводит к уменьшению устойчивости ра­ боты приемного стартстопного аппарата, в сторону которого будут передаваться заведомо укороченные импульсы.

Если принять, что скорость телеграфирования оконечного старт­ стопного аппарата равна 50 бод (^о = 20 мсек) и отклонение скоро­ сти привода не превышает ±2%, то продолжительность синхрон­ ного цикла необходимо установить равной 137,2 мсек. В этом слу­ чае при передаче в синхронный канал всех семи импульсов каждый будет укорочен на 0,4 мсек, а запас устойчивости приемного старт­ стопного аппарата по регистрации пятого импульса уменьшится на 11%.

Теперь предположим, что СТС рассчитана на работу со старт­ стопными аппаратами, имеющими удлиненный столовый импульс (/ст=1,5 t0). В этом случае (рис. 161) продолжительность синхрон­ ного цикла устанавливается на 0,510короче стартстопного (Тс = 7 10), что обеспечивает как полную развязку циклов, так и оптимальные условия передачи информации в синхронном и стартстопном ка­ налах.

Справедливость сказанного следует из того, что АТ всегда мень­ ше 0,5^о (при Дл = 2%, AT= 0,14/o), а при Tc= 7t0 продолжитель­ ность импульсов, передаваемых в синхронном и стартстопном ка­ налах, одинакова и равна to.

Из изложенного анализа соотношений циклов СТС следует, что наибольшая устойчивость связи обеспечивается в системах, рассчи-

206

тайных на работу с аппаратами, имеющими неравномерное кон­ тактное деление. Этим частично объясняется появление и широкое распространение стартстопных аппаратов с удлиненным стоповым

импульсом.

Все СТС можно разделить на две группы: СТС с цикловым спо­ собом преобразования, или сокращенно цикловые СТС, и СТС

симпульсным способом преобразования.

Всистемах первой группы поступающая от оконечного аппарата кодовая комбинация передаваемого знака регистрируется (накап-

| Стартстопный нанал

'em, пр -

Стартстопный цинл приема

Рис. 161. Соотношение между продолжительностью синхрон­ ного и стартстопного циклов при передающем стартстопном аппарате с удлиненным стопом

ливается) стартстопный приемником преобразователя полностью, а затем в определенный момент подается на синхронный распреде­ литель.

Приведенные на рис. 160 и 161 временные диаграммы характе­ ризуют работу цикловых преобразователей.

В импульсных СТС стартстопный приемник регистрирует только один очередной импульс, который спустя некоторое время, не пре­ вышающее /о, передается в синхронный канал.

Таким образом, в импульсных СТС стартстопная и синхронная работа согласуются в пределах только одного импульса.

В зависимости от используемых элементов СТС делятся на электромеханические и электронные. К последним относятся все системы, выполненные на бесконтактных переключающих эле­ ментах.

Особенности построения цикловых и импульсных электронных СТС будут рассмотрены ниже.

§ 44. ЦИКЛОВЫЕ СТАРТСТОПНО-СИНХРОННЫЕ СИСТЕМЫ

На рис. 162 представлена блок-схема одного из вариантов пе­ редающей части стартстопно-синхронной системы. При таком по­ строении системы преобразование стартстопной работы в синхрон­ ную осуществляется следующим образом. Под действием пуско­ вого импульса, поступающего от оконечного стартстопного аппа­ рата во входное устройство, срабатывает стартстопно-коррекцион- ное устройство (ССКУ), которое на время стартстопного цикла приема (6,5/0) запускает генератор управляющих импульсов (ГУИ).

Рис. 162. Блок-схема передающей части цикловой СТС

За это время (6,5 to) на стартстопньш распределитель поступит семь управляющих импульсов, вследствие чего он совершит полный цикл *, выдавая последовательно на каждый из семи накопитель­ ных элементов наборного устройства по одному регистрирующему импульсу. Так как все накопительные элементы подключены к вход­ ному устройству, то за время стартстопного цикла приема набор­ ное устройство зарегистрирует пусковой, пять кодовых и столовый импульсы. Как только стартстопньш цикл приема окончится, со стартстопного распределителя параллельно на все элементы набор­ ного устройства поступит импульс записи U3\, которым информа­ ция, зарегистрированная наборным устройством, переписывается на первый накопитель (Hi), и наборное устройство освобождается для приема следующего знака.

Спустя некоторое время tx, зависящее от соотношения фаз ме­ жду моментом окончания стартстопного цикла приема и началом ближайшего синхронного цикла, информация с накопителя Hi им­ пульсом U32, поступающим от синхронного распределителя на

* Предполагается, что все узлы системы, в том числе стартстопный распре­ делитель, выполнены на бесконтактных элементах,

208

управляющее устройство, будет переписана на накопитель Н2. Им­ пульс U32 подается на управляющее устройство перед началом каждого синхронного цикла. С накопителя Н2 информация будет последовательно считана синхронным распределителем и посред­ ством выходного устройства передана в синхронный канал.

Изложенная последовательность работы элементов цикловой СТС от момента приема информации из стартстопного канала до передачи ее в синхронный канал при автоматической работе око­ нечного СТА иллюстрируется временными диаграммами, представ­ ленными на рис. 163.

Рис. 163. Временные диаграммы работы передающей части цикловой СТС

Как видно из рис. 163, время нахождения информации в нако­ пителе Н\ зависит от того, в какой момент по отношению к син­ хронному циклу окончится стартстопный цикл приема.

При автоматической работе оконечного аппарата и при 7'0< Г СТ время tx постепенно уменьшается до нуля, затем после совпадения 0 3 1 и U32 становится равным Тс и далее опять уменьшается.

Таким образом, накопитель Н\ является тем буферным устрой­ ством, которое при 7’с<7’ст обеспечивает согласование аритмичной стартстопной работы со строго фиксированными моментами начала синхронных циклов. Накопитель Н2 необходим для хранения пере­ даваемой информации в течение всего синхронного цикла.

Приведенные на рис. 163 диаграммы поясняют работу СТС. Когда импульсы перезаписи U3\ и U32 по времени не совпадают, передаваемые кодовые комбинации знаков хранятся в Hi в течение времени tx< Tc■ Однако в реальных условиях, несмотря на очень малую длительность, они могут совпасть. В этом случае окажутся совмещенными по времени процессы записи информации на Hi и считывания с него. Такое совпадение двух операций может вызвать искажение записываемой информации, так как процесс считывания по отношению к записи является запрещающим.

Для устранения указанного явления необходимо, чтобы управ­ ляющее устройство в случае совпадения импульсов U3\ и U32 обес­ печивало запись информации в Hi а запрещало считывание с него (см. рис. 163). При этом tx будет равно Т0 и в течение очередного синхронного цикла в канал будет передаваться комбинация покоя.

На рис. 164 приведена блок-схема управляющего устройства,

209